0  引言

    电网的经济效益主要通过售电收益来体现，对特定的电压等级由该电压等级的过网增售电量和过网电价共同确定^[1]。通过构建特高压电网，输送容量增强，供电量增大，在满足人民群众日益增长的用电需求的同时，也为企业带来相应的售电收益。电网的综合效益主要通过对国民经济的整体影响来体现，包括扩大风电、水电消纳范围、节省煤耗、节省装机、土地环保效益等方面。特高压电网形成后，除了能够获得输送电量所能带来的直接售电收益以外，还可获得多方面的社会效益。

    目前，特高压电网发展处于比较成熟的阶段，已有多项特高压工程建成投产，也有一些特高压交、直流工程正在开展前期工作。对于特高压同步电网形成后，为社会带来的效益尚无完整的描述和定义，缺乏科学、全面的划分方法。特高压大电网的形成，投资巨大，但是其效益组成有待进一步明确和完善，并且需要建立科学合理的评估方法和评价体系对其进行全面、系统、准确的评估和测算，否则容易由于成本和效益评价的不对等而出现错误的经济性评价结论，对工程项目的分析决策产生错误的导向^[2]。

    在本文中，将特高压电网的效益评估分为经济效益和综合效益。经济效益属于传统经济效益评估范畴，可直接定义为售电价乘以售电量，即售电收益；综合效益也称为广义经济效益在本文中将进行重点分析和论述^[3]。

1  效益分析的原则

    效益分析遵循有无对比的原则得出。其中，以特高压电网骨干网架规划为有项目方案，以区域电网间500千伏交流弱联、煤电在负荷中心就地建设方案为无项目方案，二者之间的效益差值为特高压电网的综合效益。效益分析采用定量分析与定性分析相结合，以定量分析为主，并且参照其他行业的效益分析方法^[4]。

    成本和效益分析是下一阶段经济性评价的决策基础，因此也应该遵循经济性评价的一般性原则，保证分析的客观性、科学性、公正性，遵循市场经济规律，以技术上可行、符合国家能源和电力建设方针为前提，以国家整体利益为出发点，着眼于推动社会发展^[5]。

科学、全面地研究特高压电网的经济效益和综合效益，明确效益的组成。已有的经济效益以售电收益来衡量，综合效益除售电收益外，还应衡量特高压电网所带来的所有巨大的潜在收益，如联网效益、减少弃水、弃风效益、外部环境成本效益等^[6]。

2  特高压电网的经济效益

2.1  中国电力环境与特高压电网经济效益

    特高压输电经济效益直接关系到特高压输电线路投资是否能在合理范围内回收。在电力市场改革环境下，这个问题会引起更多关注。

    对于现状来说，发电上网电价和受端地区售电价都是国家确定的，电网经济效益主要体现在不同地区发电上网电价、受端用电地区标杆上网电价不同而造成的输电经济效益；对于未来，电力市场下特高压输电经济效益的核心是输电价形成机制，合理的输电价能够促进使用输电的用户（即发电厂和大用电户）之间良性竞争，提供用户正确的经济信息，优化电力资源配置，提高网络使用效率，为电网规划建设提供正确的信息^[7]。

2.2  输电电价

    输电价的计算要量化输电用户使用输电线的程度，不同用户输电价是不同的。输电用户的确定也存在不同情况，要根据电力系统的市场规则确定，如果输电是独立的管理投资主体，那么发电商和购电商协商选择输电线路并共同承担输电成本，如果电网及其供电即电网公司（输配一体）是独立主体，独立主体向电厂买电，那么输电线路的投资成本回收属于电网公司的内部评估，不接受市场的检验，即自己依据自身标准评估输电成本是否能回收^[8]。

2.3  输电分摊

    输电分摊是用来确定负荷或者发电对输电设备的利用份额。目前，电网中常用的输电用户分摊计算主要有邮票法、合同路径法和潮流追踪法^[9]。

    输电成本分摊形成的输电价加上发电上网电价等于到网电价。目前电力环境下，电网公司可以通过测算输电到网电价间接评估电网输电的经济性，可以使用到网电价电价竞争力进一步分析。首先需要计算到网电价，对于交流电网来说，也就是计算受端地区各受电节点的到网电价，以后统称为到网节点电价。

3  特高压电网综合效益分析

    国民经济评价要准确反映项目的国民经济效益，在本文特指为特高压电网构建带来的社会效益，也称电网综合效益。

    特高压电网的构建，增强了电网在大范围优化资源配置的能力，一方面有利于实现规模大、距离远、效率高的输电，促进燃煤发电、水利发电、核能发电以及风电、太阳能等大型可再生能源发电基地的可持续性、集约化开发和发展，从而保障电力需求的高速增长得到满足^[10]；另一方面，随着特高压电网的大力建设，区域间电网联网规模和电力输送、交换的能力增强，扩大了水、风、太阳能、潮汐、地热等清洁、可再生电力能源的输送能力和消纳能力，减少弃风、弃光现象，促进电力能源供应体系和结构向优质化、科技化、清洁化方向转变，降低其对生态环境的影响，从而降低电力工业的总成本，可以获得非常大的社会效益。

    本文全面考虑了特高压电网形成后带来的经济、社会、生态各方面的综合效益。站在利益社会的高度从节省投资的效益、节省煤炭消耗的效益、减少电力网络损耗的效益、减少短路电流危害的效益、资源和环境可持续性的效益、其他社会效益六个角度^[11]，基于各主要元素的影子价格计算，深入分析特高压输电网综合效益构成，并提供了各类效益模型和计算方法。

3.1  节省投资的效益

    根据电网运行数据可知华北、华中和华东三个区域电网的电力负荷规模和负荷特性不相同，由于工业运行、家用电气（包括空调负荷等）及气候等环境的不同，其出现最大负荷的时间点和持续时间也不相同，因此联网后电网间可更好的支援和优化，利用其明显的峰、谷时间差，削峰填谷，产生削峰填谷效益。另外通过大规模联网，可降低最大电力负荷，获得节省投资效益^[12]。

    首先，根据地区电源及负荷特性，华北电网与华中电网具有十分突出的资源互补特性。通过华北与华中联网，夏季丰水期由华中向华北送电，减少华中为调峰引起的弃水电量，同时也为华北电网火电机组提供检修空间，减少机组备用；冬季由华北向华中支援电力，解决华中电网枯水期的电力需求问题。 

    从另一方面来讲，节省投资的效益取得的主要原因在于电网负荷的同时率小于1。联合系统的负荷备用与事故备用较单个系统可相应减少，通过联网可保证各网实际获得的备用容量规模降低。节省投资效益可按下式进行估算：

3.2  节省煤炭消耗的效益

    我国煤炭资源中西部储量丰富、东部比较匮乏，而电力能源需求则是东部地区很大，中西部地区很少，呈现出严重的逆向分布格局。加上东部地区土地资源稀缺珍贵，环境治理费用高，很难走当地大规模建火电厂的传统之路，所以能够承载距离远、规模和容量大的特高压输电技术应运而生，使得全国的资源和能源得到优化配置。因此，国家电网公司在这些年中大力推进中西部地区、北部和东北地区的燃煤发电、水利发电、核能发电以及风电、太阳能等大型可再生能源发电基地的可持续性、集约化开发、建设和发展。加大清洁能源和可再生能源战略布局，鼓励优先发展水力发电、太阳能发电、潮汐发电、地热发电、风力发电等项目、优化发展火力发电机组，节省煤炭资源。

    本文中将节省煤耗效益分为两部分：一部分为将减少的弃风发电量、弃水发电量折算为节省煤耗效益，具体计算方法为：将减少弃风量和弃水量之和，乘以煤电上网影子电价与输电影子电价之差得到。另一部分为我国煤炭资源丰富的内蒙、中西部等地区火电机组比较集中地带集约化开发利用煤炭资源带来的节省煤耗效益。和在各负荷中心建厂发电相比，在煤炭电力基地建厂发电并通过特高压输电网架向负荷中心送电，发电煤耗成本会大大降低。本文中通过将发电煤耗成本降低量折算为降低煤耗成本效益来进行综合效益评估。

    节省弃风效益E_Wind为：

3.3  减少电力网络损耗的效益

    减少网损对于提高电网的经济性具有重要意义。对特高压电网来说，主要是通过提高电网的运行电压水平来获得减少网损的效益（而其他一些减少网损策略，是适用于特高压电网与超高压及以下电网）。计算节省网损效益时，首先需要计算普通电压等级电网输送单位电能的损耗平均量与特高压电网输送单位电能的损耗平均量之间的差值；然后再乘以特高压输电容量，即为减少的网损电能；最后，将减少的网损电能量再乘一个受端的影子电价即可得到这部分效益。

    公式中，q₁表示普通电力网络单位电能传输的损耗量平均值；q₂表示特高压电力网络单位电能传输的损耗量平均值；S表示特高压电力网络的输电规模；p_ssp为电力网络受端的影子电价平均值。

3.4  减少短路电流危害的效益

    电网规模的不断扩大，使得电力系统运行中短路电流发生概率和规模也不断增加，威胁到电网的安全稳定运行，可能导致断路器的开断能力不足以有效地切除线路故障，使得故障扩大，从而危及到整个电力系统的正常运行。

    当前500 kV高压电网存在由于电力密度过大导致短路电流过大的问题、输电能力相对还较低以及安全稳定性相对较差等系统安全问题，更高电压等级电网，也就是特高压电网的构建，可以从根本上解决500 kV电网短路电流水平过高的问题。通过构建特高压电网，对500 kV电网合理解环分区，可有效降低500 kV输电网的短路电流水平，从而减少或避免因短路电流过大而更换电力设备，从而减少500 kV及以下电网的改造费用。

    经以往资料可知，因短路电流过大而需要更换的电气设备占变电站投资额的10%～15%，据此，可以算出特高压电网减少高压电网短路电流的综合效益ESC。

3.5  资源环境可持续效益

3.5.1  土地利用效益

    根据我国地域分布特点，中东部地区经济发达、人口稠密，土地利用经济价值高；西部地区经济欠发达，人口密度低，土地利用经济价值相对较低。中东部地区面临着土地资源日益紧缺的问题，可谓寸土寸金。在西部建厂发电，可利用西部地区较为低价土地资源，代替东部地区比较稀缺珍贵的土地资源。节省的东部土地资源可更好的发展高科技和高附加值的产业，优化产业布局。因此，该文中的土地效益采用送端土地和受端土地的价差产生的效益来估算。

    送受端土地价差效益的计算为西北地区替代性的节省了东南地区的土地面积，再乘以东南地区土地平均影子价格与西北地区平均影子价格之差。为体现土地所产生的效益，粗略的以不同地区的平均地价来代表不同地区土地效益。送受端土地价差效益具体计算方法如下：

3.5.2  环保效益

    燃煤电厂大气污染排放的环境损失主要由二氧化硫等气体导致，其损害大小与当地经济发达程度、人口密集度等因素有关，经济越发达，人口密集度越大、则造成的损害就越大。根据国家环境规划研究院的研究结论，西部地区经济相对落后、人口密度小，排放二氧化硫的环境损失为800元/吨；中东部地区经济发达、人口稠密，排放二氧化硫的环境损失达3600元/吨，排放单位二氧化硫造成的经济损失是西部地区的4.5倍。因此，应在环境治理成本低的西部地区更多的建燃煤电厂，在环境治理成本高的中东部地区控制燃煤电厂建设规模。另外，利用“集聚效应”，通过大力推进西部地区煤炭发电基地进一步集约化、优化开发和发展，关停、改造环保效益差的机组并给发电机组加装高效脱硫装置，可以明显的提高西部和中东部地区的环境保护效益。

    根据大气环境污染数据，可知二氧化硫气体排放是造成环境损害和降低环境保护效益的主要因素，所以本文采用基于二氧化硫气体排放的影子价格来估算环保效益的，其估算公式如下所示：

3.6  其他社会效益

3.6.1  就业效益

    特高压输电工程建设对就业水平的影响有直接效益与间接效益两部分，直接效益部分指特高压输电工程建设投资和运营维护直接带来的就业人数的增加或者就业人数总收入的增加；间接效益部分表现为特高压输电工程投资首先对影响就业的因素产生影响，从而间接促进就业机会增加。可以通过敏感性分析方法筛选、确定对就业影响敏感性较高的影响因素，通过研究这些因素与就业和投资的关系可以推算出这部分间接效益^[13-15]。

    本文中就业效益评估分为建设投资期和运营期。分别按其直接效益和间接效益两部分进行评估。建设投资期直接效益部分指投资带来的直接就业人数的增加及就业总工资的增加；其间接效益部分首先评估特高压总投资对GDP的贡献（通过特高压总投资与投资对GDP的拉动系数k的乘积来评估），然后通过其与总就业规模跟总GDP比例的乘积来间接评估就业人数的增加及就业总工资的增加。运营期直接效益部分指特高压建设带来的运营维护和管理人员的增加人数及相应就业总工资的增加值；间接效益部分首先通过特高压带来的总用电量增加值与总GDP跟全社会总用电量的比例关系乘积来评估运营期对GDP的贡献值，然后通过其与总就业规模跟总GDP比例的乘积来间接评估就业人数的增加及就业总工资的增加。具体就业效益表示关系式如下：

3.6.2  交通运输效益

    通过特高压工程将电力从内蒙、山西、西北等中国煤炭电力基地送到东部沿海负荷中心比以往把煤炭从煤炭基地运输到东部沿海地区能更好的减少交通输送压力和运输成本，而且可以使得更多的清洁能源和可再生新能源能通过特高压线路并网，变相的减少了煤炭运输，提高了交通运输效益、能源利用率和环保效益。

    现在主要考虑输电代替输煤所带来的缓解交通压力的效益，西北地区给东南地区输送的煤电量乘以单位电量煤耗量，再乘以煤炭运输的影子成本，即为煤电总的输电成本。由于输电替代了输煤所以要减去输送这些电量的输电成本，即可得到特高压项目缓解交通压力所带来的较为真实的效益。 

    其中，Δ_Qwe表示由于特高压的建设煤炭电力基地向东部沿海负荷中心输送的电能增量；r表示燃煤发电比例；W_coal表示煤炭单位发电量的平均消耗量；C_str表示单位重量煤炭的平均运输影子价格；S_LCC表示输送电能的单位全寿命周期成本。从而可以计算得到交通运输效益。

3.6.3  促进技术升级效益

    特高压电网在保障电能安全供应、带来良好的经济效益的同时，也将推动我国技术升级和产业结构调整。建设特高压电网，将涉及信息、通信、装备制造、电力电子等多个领域的技术研发和产品生产^[16]。

3.6.4  保障电力市场效益

    特高压电网的构建，为吸纳更多形式的能源上网提供了可能和渠道，也保障了“西电东送，北电南送”工程方案的更加经济高效的运行，从而中国电力将以更快的速度和更大的规模增长，这有力的保障了电力市场的供应，做到电力逐步的按国家与人民的需求大幅度迈入新的台阶^[17]。当然这也促使了根据特高压输电的特性产生的新的更加合理的电价制定模式，这些新的电价制定模式也会更好的为电力市场服务，保障电力市场的正常需求与运营。

4  结论

    本文以特高压交、直流骨干网架的统一的大电网为研究对象，全面考虑特高压电网具有的经济、社会、生态三方面的综合效益，站在利益社会的高度从节省投资的效益、节省煤炭消耗的效益、减少电力网络损耗的效益、减少短路电流危害的效益、资源和环境可持续性的效益、其他社会效益等角度着手，结合影子价格计算方法，深入分析特高压电网节省装机、水火互济、促进风电开发、节省煤耗成本及土地资源、促进环境保护等综合效益计算模型，并给出各类效益的估算方法。为特高压经济效益的更加合理的评估提供了理论依据。

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作者信息：

刘杰锋，李  冰，张  帆，崔寒松，段春明，王  帅，林宇龙

（国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京 100038）